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迈克尔逊能证明光速不变原理吗?请看这个问题:
[楼主] 作者:黄新卫  发表时间:2008/07/22 11:51
点击:7099次

 

迈克尔逊能证明光速不变原理吗?请看这个问题:

如图所示,一星球半径等于地球公转半径,自转角速度等于地球公转角速度,也就是说,星球表面自转线速度等于地球公转线速度,约为30公里/秒。

星球表面A、B两地中间O点,同时向A、B发射两束光线,请问,A、B是否同时接收到光线?或者说,星球表面测量,OA、OB方向光速是否相等?或者说,星球表面的迈克尔逊--莫雷干涉仪能不能测量出星球自转线速度?

根据地球表面的迈克尔逊--莫雷干涉仪不能测量出地球公转线速度这一实验事实,我们有理由认为,该星球表面的迈克尔逊--莫雷干涉仪也不能测量出星球自转线速度,也就是说,星球表面测量OA、OB方向光速相等,A、B同时接收到光线。

现在有一光纤环绕该星球一周,从O点同时向光纤的顺时针和逆时针方向发射两束光线,请问,两束光线环绕光纤一周后,是否同时回到O点?

按照星球表面的迈克尔逊--莫雷干涉仪实验结果,光相对星球表面的速度恒为30万公里/秒,两束光线环绕光纤一周(也就是星球表面一周)后,应该同时回到O点。

而位于不随星球自转的惯性系看,光相对该惯性系的速度恒为30万公里/秒,而星球在自转,逆时针光束将比顺时针光束先回到O点。

这就产生了矛盾!

如何化解这个矛盾?我想有人会解释说, A、B相距很近时,光运动时间很短,不足以发现OA、OB方向光速的差异。只有当A、B相距很远时,才能发现OA、OB方向光速的差异。

这种解释是欠思考的信口开河。如果这种说法成立,那么,过去所有证明光速不变原理的实验如迈克尔逊--莫雷实验、非直线闭合回路干涉仪实验、单向光路实验都是毫无意义的,因为这些实验的光程都非常短,光运动时间都非常短,设计这些实验的人都不明白这个简单道理,所以才做了这些无用的实验。

如果星球表面OA、OB方向光速严格相等,那么,两束光线环绕光纤一周后,必然同时回到O点。

如果星球表面OA、OB方向光速不是严格相等,而是相差30公里/秒×2,那么,迈克尔逊--莫雷等实验必然能测量出。可是迈克尔逊--莫雷等实验检测到30公里/秒的以太风了吗?

问题分析至此,我想有人会试图从这方面化解矛盾:该星球的自转不能等同于地球公转。那么就请拿出经过深入思考、令人信服的解释而非信口开河的解释,该星球的自转为什么不能等同于地球公转?
    分析至此,如果是思维能力强的人,应该能够从中看出光速不变原理存在的问题了。迈克尔逊--莫雷等实验只能证明星球表面光速是30万公里/秒,但是从不随星球自转的惯性系看,星球表面的光速绝对不是30万公里/秒,而是顺时针方向30万+30公里/秒,逆时针方向30万-30公里/秒。这样才能解决以上矛盾!或者说,光速不变原理不成立,才能化解以上矛盾!



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《从真实同时推导出有别于伽利略和洛伦兹的新变换》http://bbs2.xilu.com/cgi-bin/bbs/view?forum=newphysics&message=10472
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 [2楼]  作者:59.34.152.*  发表时间: 2008/07/22 13:18 

看看广义相对论怎解释sagnac效应的
不然,对相对论的理解,永远停在“-1不能开平方”的初中水平上——即狭义相对论水平上。
[楼主]  [3楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/22 13:27 

不要拿什么广义相对论作挡箭牌,请您回答一下:两束光线环绕光纤一周后,是否同时回到O点?
 [4楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/07/22 13:35 

相对地球转动的仪器可以产生Sagnac效应(仪器系正反光速不相等)。

随地球一起转动的仪器(固定在北极)与它在赤道时比是否可以产生Sagnac效应,还无实验结果。

※※※※※※
当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [5楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/22 14:38 

董先生,两束光线环绕光纤一周后,是否同时回到O点?

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 [6楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/07/22 14:40 

董先生,两束光线环绕光纤一周后,是否同时回到O点?
-------------------------------------------
如果光纤位于星球表明,我个人认为应该同时回到0点。

如果光纤位于星球的高空,我个人认为--不--应该同时回到0点。

※※※※※※
当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [7楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/22 14:50 

董先生,如果星球表面的迈克尔逊--莫雷干涉仪等测量到的以太风速度是0,那么我和您的看法一致。

这与从不随星球自转的惯性系的分析结果矛盾,这个矛盾需要相对论阵营的人来化解。

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 [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/07/22 17:00 

当年的MM实验估计到应该有两部分相位差,
主要部分30km/s公转效果,次要部分465m/s(要看纬度)自转效果,
由于后者很小,当时估计是测不出来的,至于以后是否能测出来还不一定,

那么对应的还有两个角速度,按说,如果30km/s测不出,那么地球的公转角速度也应该测不出?
可是公转角速度很小,而且受到地球自转的影响,以前也曾与jiuguang探讨过这个事,
按说现在的光纤陀螺精度已经足以测出“公转角速度”,可是没有找到相关的实验观测论文,

按说能测量出“自转角速度”就应该能测出465m/s(非陀螺的方法),
可惜现在还没有相关的报道,只有“横向sagnac”与互垂激光驻波腔的实验结论---没有发现465m/s,
但是还没有找到一个使用“纵向saganc”或激光行波腔的实验能证明465m/s不存在,
这就是目前的疑相者和光波动论者遇到的一个尴尬问题?当然如果幸运的话,也可能是一个机遇,
 [9楼]  作者:61.143.237.*  发表时间: 2008/07/22 17:15 

对【3楼】说:
根据广义相对论,当然不同时啦
[楼主]  [10楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/22 20:24 

对【9楼】说:

那么,迈克尔逊--莫雷干涉仪就应该能检测到30公里/秒的以太风!

请解释为什么检测不到?



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[楼主]  [11楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/22 20:28 

对【8楼】说:

现有的实验现象表明,地球可能拖动以太一起绕太阳公转,但是以太不随地球自转。

黄德民、刘岳泉通过中日双向时间传递实验和光纤陀螺仪能测量地球自转角速度,想到了上面的观点。

我知道这两个实验现象后,经过思考,也认为除此之外,找不到更好的解释。



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 [12楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/07/22 20:36 

是有这种可能,只是有待验证,参见:
http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-113558.html
8楼
 [13楼]  作者:上网看热闹  发表时间: 2008/07/22 21:15 

测量地球自转速度,还得靠这个
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日本和瑞典科学家测出地球自转速度http://www.sina.com.cn 2008年03月23日
  日本和瑞典研究人员最近近乎实时地计算出地球自转速度,这一成果将为提高卫星导航定位精确度提供技术支持。研究人员合作实施了VLBI(甚长基线干涉测量技术)观测,并在数据处理和分析方面下足功夫,在观测结束后3分45秒就成功计算出地球自转速度。这一成果将可能使卫星轨道精确度由现在的1米提高到10厘米以内。据悉,以往的观测信息通常需要进行数天的数据处理才能得到实测值。
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新华网东京3月22日电日本和瑞典研究人员最近近乎实时地计算出地球自转速度,这一成果将为提高卫星导航定位精确度提供技术支持。

  据日本信息通信研究机构网站报道,2月22日,日本信息通信研究机构、国土地理院和瑞典一个观测所合作实施了VLBI(甚长基线干涉测量技术)观测,研究人员在数据处理和分析方面下足功夫,在观测结束后3分45秒就成功计算出地球自转速度。这一成果将可能使卫星轨道精确度由现在的1米提高到10厘米以内,从而对卫星导航定位服务、地球在宇宙中的位置测量等提供重要帮助。

  据介绍,地球自转速度对于调整卫星轨道、太空探索以及卫星导航定位等都是不可或缺的重要信息。现有的观测信息通常需要进行数天的数据处理才能得到实测值。因此实际利用中往往需要使用预测值,但是预测值的精确度不足。(来源:新华网)
[楼主]  [14楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/22 21:32 

对【13楼】说:

请您回答一下:两束光线环绕光纤一周后,是否同时回到O点?

如果不同时,迈克尔逊--莫雷干涉仪就应该能检测到30公里/秒的以太风!

请解释为什么检测不到?



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 [15楼]  作者:上网看热闹  发表时间: 2008/07/22 21:50 

广义相对论对地球系的Sagnac效应的解释和以太有关系吗?

地球系的Sagnac效应,凡是涉及现代卫星导航的技术资料都会找到广义相对议对它的解释,何不去找找,多的是。

------------------------- 

《相对论在现代导航中的应用》

第3章GPS中的时间和空间
3.1GPS的基本测量原理
3.1.1GPS概述
3.1.2GPS测量原理与光速不变性
3.1.3GPS中的相对论效应
3.2GPS的空间和时间坐标系统
3.2.1GPS的空间坐标系
3.2.2GPS的时间坐标系统
3.3地球引力场的度规
3.3.1地心系的度规
3.3.2地球系的度规
3.3.3地球系的Sagnac效应
3.3.4GPS标准时与地心坐标时

 [16楼]  作者:哲学黑洞  发表时间: 2008/07/22 22:39 

关于‘两束光线是否同时到达O点?’这个问题,确实有两种截然不同的答案

迈克尔逊——莫雷实验证明:同时到达O点
米勒实验证明:不能同时到达O点

这两个实验应用的是相同的仪器——迈克尔逊干涉仪;而且这两个实验的结果都有‘系列实验的结果’印证,都无法否认。

印证迈克尔逊——莫雷实验的一系列实验有:恒星光行差、旋转齿轮法检测光速、木星蚀、双星无魅等

印证米勒实验的一系列实验有:sagnac效应、光纤陀螺测速和检测地球自转、迈—盖实验等。

我据此猜测:两种实验所采用的‘光接收器’不同。

迈克尔逊——莫雷实验类采用的是‘成像接收器’,包括我们的肉眼、摄像照相感光胶片等。

米勒实验类采用的是‘光能接收器’,包括光电管、光敏电阻等。
[楼主]  [17楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/22 23:22 

对【15楼】说:
请直截了当回答一下:两束光线环绕光纤一周后,是否同时回到O点? 如果不同时,迈克尔逊--莫雷干涉仪就应该能检测到30公里/秒的以太风! 请解释为什么检测不到?

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 [18楼]  作者:fuj0  发表时间: 2008/07/22 23:47 

转动的圆盘不能用狭义相对论。
转动的圆环可以使用狭义相对论,但是需要一点修正。
转动的圆环的一部分,只要不涉及整圈,可以使用狭义相对论
 [19楼]  作者:上网看热闹  发表时间: 2008/07/22 23:51 

晕死!
sagnac效应实验装置与迈-莫实验装置完全不同,“两束光线是否同时到达O点”不同有什么奇怪?

至于米勒实验,历史有定论:
-----------------------
米勒在美国物理学会的主席退职演说中宣布他终于发现太阳系的绝对速度是以大约200公里/秒的速度奔向天龙星(Draco)座头,这使意见分歧的同行,有的惊异,有的欢欣。这一挑战激起了迈克尔逊又重新开展以太漂移试验。与皮斯(F. G. Pease)及皮尔逊(F. Pearson)合作又制造了几台非常精致的干涉仪,从1926年到1928年,一共进行了三轮实验,可是都没有得到什么结果。不论是迈克尔逊还是二十年代后期的任何一位实验家都没有能够证实米勒的微小但肯定的结果。这对于爱因斯坦的相对论无疑是一次重大的支持。
---------------------------
麦可生-莫雷实验

  十九世纪末的科学家普遍接受光是一种电磁波,其能穿越太空,表示太空中必定有媒介──即以太──存在。这也表示地球在太空中运行将穿越静止的「以太之海」,并因相对运动而产生与地球行进方向相反的「以太风」,如果面向以太风的方向,迎面而来的光线将显得较快(这种可能的现象又称作「以太漂移」),而行进方向和以太风垂直的光线,就应以正常的速率运动。麦可生的原初目的是想测量地球在公转轨道上的速率,为了达到这个目标,他必须先测定光在种种方向上的速率。麦可生利用干涉仪(interferometry)把一道光线「分成」垂直方向的两道光线,再透过反射镜反射回来重组(关于麦可生的实验细节,许多文献都有详细介绍,本文不再重复)。依原先估计,他将会观察到两道分光线的速率不同。然而,实验结果却显示:光在所有方向的进行速率都相同。
  麦可生在构思这个实验时,相对论还没诞生,因此他的目的自然不会在检验光速是常数这个相对论的预设。二十世纪初,爱因斯坦在思考相对论时,对麦可生的实验也没什么兴趣,他的出发点是电磁波理论中的悖谬。但日后这个实验却被视为「证明」了狭义相对论!
  1881年,麦可生与莫雷合作,进行第一次实验,但有瑕疵。1887年他们又进行了一次更精致的实验,他们的目标是找出所预期的以太风效应,然而一再一再地试验观察,他们相当失望,因为完全没有成果。此后沉寂了二十年。就在二十世纪初,爱因斯坦的著名论文出版之后,这个实验才被找出来当成相对论的「证明」。跨入二十世纪,莫雷继续和米勒(Dayton C. Miller)合作,重复进行这项实验,仍然没有结果,但因为相对论引起了的大批争议,科学界开始一再一再地检查「以太漂移实验」,并赋予它不同的理论意义。1920年代,米勒受到爱因斯坦和洛伦兹(Lorentz)的鼓励,以完全不同的眼光来看待这个实验,并决定在六千呎高的威尔逊山(Mount Wilson)进行这个实验,1925年他宣布观察到了以太漂移,美国科学促进会(American Associate for Advancement of Science)因此颁奖给他。如果根据科学家的正统观点,虽然1887年的实验据说证明了相对论,但现在一个更精致、更完全的实验,就应该以不同的实验结果而否证了相对论才对!但历史并没这样走。
  紧跟着,1925年后又有许多类似复核实验被执行(包括麦可生本人再度重出江湖),却都没有成果。1933年米勒比较这些实验和他的实验,认为它们的实验条件不同,他的实验比较能获到预期结果。然而,此时科学界已普遍接相对论,米勒的实验结果被视为微不足道而遭到遗忘。1955年仍有一个团队分析整个实验历史,企图调和米勒的结果和公认的理论,他们结论是米勒的工作被温度改变所混淆了。1963年又有使用迈射(Maser)来进行实验的,但这些都和相对论无关了。
 [20楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2008/07/23 01:07 

自转不能等同于地球公转.
虽然两者都是转,都属于非惯性系问题. 但公转的曲率半径大,公转可以看作近似的平动,近似的惯性运动.

因此,自转轨道曲率半径小,自转完全不同于公转,前者存在Sagnac效应与Coriolis力,这正是导致自转光速可变的原因.不过,这属于广义相对论问题.广义相对论允许光速可变,包括光速各向异性等.
所以,没有矛盾.
以上问题,我几个月前,与黄德民讨论过.
 [21楼]  作者:哲学黑洞  发表时间: 2008/07/23 08:46 

对【19楼】说:

sagnac效应实验装置与迈-莫实验装置完全不同,"两束光线是否同时到达O点"不同有什么奇怪?

=================================

我是不感觉奇怪,而您应该感觉奇怪

这是因为这两套实验装置虽然不同,但却都符合‘光速=光传播的路程/光传播的时间’的概念和定义,然而分别检测的结果却不同。

sagnac效应实验装置的检测结果是:两束相干光的光速不同,分别为c+v和c-v

迈克尔逊——莫雷实验装置的检测结果是:两束相干光的光速相同,都为c

这种结果是事实,不论任何人怎么分析和解释,都无法改变,难道您不觉得奇怪吗?

 

[楼主]  [22楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/23 08:55 

对【18楼】说:
请直截了当回答一下:两束光线环绕光纤一周后,是否同时回到O点? 如果不同时,迈克尔逊--莫雷干涉仪就应该能检测到30公里/秒的以太风! 请解释为什么检测不到?


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[楼主]  [23楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/23 08:57 

对【19楼】说:

"两束光线是否同时到达O点"不同有什么奇怪?

你好聪明!这是同地同时事件,你竟然从不同参照系能看到两种不同结果!



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[楼主]  [24楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/23 08:59 

对【20楼】说:

【自转不能等同于地球公转.
虽然两者都是转,都属于非惯性系问题. 但公转的曲率半径大,公转可以看作近似的平动,近似的惯性运动. 】

 

沈先生好像没有仔细看我的问题,该问题中,星球自身的半径为1.5亿公里,等于地球公转半径。



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[楼主]  [25楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/23 09:00 

对【21楼】说:

【sagnac效应实验装置与迈-莫实验装置完全不同,"两束光线是否同时到达O点"不同有什么奇怪?我是不感觉奇怪,而您应该感觉奇怪】

你和19楼一样聪明!这是同地同时事件,你竟然从不同参照系能看到两种不同结果!



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 [26楼]  作者:哲学黑洞  发表时间: 2008/07/23 10:47 

对【19楼】说:

印证米勒实验的一系列实验有:sagnac效应、光纤陀螺测速和检测地球自转、迈-盖实验等。
================================

据此,应该否定历史对‘米勒实验’的“定论”。

米勒实验用的是迈克尔逊干涉仪,其与迈克尔逊——莫雷实验的两种不同结果,是在一个坐标系的,这应该是毫无疑问的。

 [27楼]  作者:哲学黑洞  发表时间: 2008/07/23 10:56 

对【25楼】说:

这是事实,与我聪明不聪明无关

不过不是分别在‘不同参考系’看的,而是分别在‘同一参考系’看的

[楼主]  [28楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/23 10:59 

光纤陀螺检测地球自转不能印证米勒实验,米勒实验是在高山检测到10公里/秒的公转以太风,而光纤陀螺是在地面检测到不到0.46公里/秒的自转以太风。

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[楼主]  [29楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/07/23 11:02 

对【27楼】说:
您想不明白同地同时事件为什么在不同参照系都必须是同地同时事件,就不要再发表高见了!

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 [30楼]  作者:fuj0  发表时间: 2008/07/23 11:13 

搂住,
我18楼已经解释的很清楚了。
转动的圆环全局不是惯性系,但是转动的圆环局部可以看成是惯性系。
惯性系的定义是时空均匀,各向同性,质量守恒。

你在转动圆环的任意某个局部范围测光速都满足x=ct,x'=ct'。
但是当光绕圆环转一周时,这就要考虑全局效应。两束光不可能同时回到出发位置。
具体解释参看http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-114123.html

如果你和董引力把MM试验的0结果归结于以太相对地球静止,那么请你们解释一下麦盖试验测地球自转。
为什么巨型的萨克效应设备固定在地球上时,能产生条纹移动?

MG试验设计的很巧妙。

最理想的是比较环路的两套干涉条纹:一套是地球不转形成的,一套是地球转动形成的。但是这是不可能的。

还有一个方案是将设备放在两个纬度去观测。因为不同纬度会导致设备自转速度不一样。但是设备太大,无法搬运。

为了解决这个问题,麦盖在大环路里边加了一个小环路。两个环路看上去像个“日”字。两个环路用同样的光源和接收器。假如地球不转,两个环路形成的中央干涉条纹应该重合。由于地球自转,大环路的光程差较大而小环路的光程差非常小。这样小环路形成的中央干涉条纹位置基本不变,而大环路的中央干涉条纹位置会显著变化。这两个干涉条纹的间隙宽度反映了地球自转。

绝对静止以太系:fringe shift=4*面积*地球角速度*SIN(纬度)/(光速*波长),这个公式和萨克效应公式一样。

面积=2010*1113英尺, 纬度=41度46分,波长=5700*10^-10米

观测到的间隙宽度=0.23个fringe shift

麦盖试验只能用经典的绝对静止以太,而MM试验否定了绝对静止以太。



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